高三化学四川专用一轮配套文档第5章 第3讲 微粒间作用力与物质的性质.docx
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第3讲 微粒间作用力与物质的性质
[考纲要求] 1.了解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。
2.了解共价键的形成及其主要类型（σ键和π键），能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
3.能用价层电子对互斥理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构；了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型（sp、sp2、sp3）。
4.了解键的极性和分子的极性。
5.了解分子间作用力与化学键的区别，了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。
6.了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的常见物质。
7。
了解简单配合物的成键情况（配合物的空间构型和中心原子的杂化类型不作要求）。
考点一 离子键 共价键
1．离子键和共价键的比较
离子键
共价键
概念
带相反电荷离子之间的相互作用
原子间通过共用电子对形成的相互作用
成键粒子
阴、阳离子
原子
成键
实质
静电作用：
包括阴、阳离子之间的静电吸引作用，电子与电子之间以及原子核与原子核之间的静电排斥作用
静电作用：
包括共用电子对与两核之间的静电吸引作用，电子与电子之间以及原子核与原子核之间的静电排斥作用
形成条件
活泼金属与活泼非金属化合
一般是非金属与非金属化合
2.共价键的种类
（1）非极性共价键：
同种元素的原子间形成的共价键，共用电子对不偏向任何一个原子，各原子都不显电性，简称非极性键。
（2）极性共价键：
不同元素的原子间形成共价键时，电子对偏向非金属性强的一方，两种原子，一方略显正电性，一方略显负电性，简称极性键。
3．离子键的表示方法
（1）用电子式表示离子化合物的形成过程
①Na2S：
；
②CaCl2：
。
（2）写出下列物质的电子式
①MgCl2：
；
②Na2O2：
；
③NaOH：
；
④NH4Cl：
。
4．共价键的表示方法
（1）用电子式表示共价化合物的形成过程
①CH4：
；
②CO2：
。
（2）写出下列物质的电子式
①Cl2：
；
②N2：
；
③H2O2：
；
④CO2：
；
⑤HClO：
；
⑥CCl4：
。
（3）写出下列物质的结构式
①N2：
N≡N； ②H2O：
H—O—H；
③CO2：
O===C===O。
深度思考
1．
（1）形成离子键的静电作用指的是阴、阳离子间的静电吸引吗？
（2）形成离子键的元素一定是金属元素和非金属元素吗？
仅由非金属元素组成的物质中一定不含离子键吗？
（3）金属元素和非金属元素形成的化学键一定是离子键吗？
（4）含有离子键的化合物中，一个阴离子可同时与几个阳离子形成静电作用吗？
答案
（1）既有阴、阳离子间的静电吸引，也有原子核与原子核之间、电子与电子之间的相互排斥。
（2）都不一定，如铵盐含有离子键，但它全是由非金属元素形成的。
（3）不一定，如AlCl3中的化学键就是共价键。
（4）可以，如Na2S，离子键没有方向性。
2．
（1）共价键仅存在于共价化合物中吗？
答案 不是，有些离子化合物如NaOH、Na2O2及NH4Cl等物质中皆存在共价键。
（2）所有物质都能用电子式表示其组成吗？
答案 不是。
3．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
（1）形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力（ ）
（2）全部由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物（ ）
（3）某些金属与非金属原子间能形成共价键（ ）
（4）分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物（ ）
（5）某元素的原子最外层只有一个电子，它跟卤素结合时，所形成的化学键一定是离子键
（ ）
（6）在水溶液中能导电的化合物一定是离子化合物（ ）
（7）离子化合物在任何状态下都能导电（ ）
答案
（1）×
（2）× （3）√ （4）√ （5）× （6）× （7）×
题组一 电子式的正误判断
1．下列电子式书写正确的是（ ）
答案 B
2．氯水中存在多种微粒，下列有关粒子的表示方法正确的是（ ）
A．氯气的电子式：
Cl
Cl
B．氢氧根离子的电子式：
C．次氯酸分子的结构式：
H—O—Cl
D．HClO的电子式：
答案 C
解析 A项应把氯原子的最外层电子都标出；B项缺少中括号，也没标明粒子所带电荷；D项氢原子应与氧原子形成共价键，氧的最外层电子未全标出。
反思归纳
电子式书写常见错误“10”提醒
1．漏写孤电子对
（1）如N2电子式的正确书写应为
N⋮⋮N
，误写成N⋮⋮N。
（2）如NH3电子式的正确表示应为
，误写成
。
2．混淆电子式与化学式的书写
如Na2S电子式的正确表示应为
，误写成
。
3．共用电子对数目写错
如CO2电子式的正确表示应为
，误写成
。
4．根、基电子式混淆不清
如OH－电子式的正确表示应为
，误写成
。
5．原子结合顺序写错
如HClO电子式的正确表示应为
，误写成
。
6．错误使用括号
如HCl电子式的正确表示应为
，误写成
。
7．误将电荷数标成化合价
如Na2O电子式的正确表示应为
，误写成
。
8．小黑点或“×”使用混乱
如H2S电子式的正确表示应为
，误写成
。
为了防止此错误的发生，可以将电子全部标成“·”或“×”。
9．复杂阳离子与简单阳离子混淆不清
（1）如Na＋电子式的正确表示应为Na＋，误写成
。
（2）如NH
电子式的正确表示应为
，误写成NH
。
10．“―→”与“===”表示意义不清
如用电子式表示MgCl2的形成过程正确表示应为
题组二 8电子结构的判断
3．含有极性键且分子中各原子都满足8电子稳定结构的化合物是（ ）
A．CH4B．CH2===CH2C．CO2D．N2
答案 C
解析 CH4、CH2===CH2中氢不满足8电子稳定结构，A、B项错；N2中只含有非极性键且为单质，D项错。
4．下列物质中所有原子均满足最外层8电子稳定结构的化合物是（ ）
A．PCl5B．P4C．CCl4D．NH3
答案 C
解析 判断原子满足最外层8电子结构的方法为最外层电子数＋所成价键数＝8，故A项、D项错；P4为单质，而非化合物，故B项错；C项中5原子最外层均为8电子稳定结构，C项正确。
规律方法
判断分子中各原子是否达到8电子的稳定结构，
主要方法有两种
1．经验规律法
凡符合最外层电子数＋|化合价|＝8的皆为8电子结构。
2．试写结构法
判断某化合物中的某元素最外层是否达到8电子稳定结构，应从其结构式或电子式结合原子最外层电子数进行判断，如：
①H2O，O原子最外层有6个电子，H2O中每个O原子又与两个H原子形成两个共价键，所以H2O中的O原子最外层有6＋2＝8个电子，但H2O中的H原子最外层有2个电子；②N2，N原子最外层有5个电子，N与N之间形成三个共价键，所以N2中的N原子最外层达到8电子稳定结构。
考点二 化学键与化学反应 物质类别
1．化学键概念
相邻原子间强烈的相互作用。
2．化学键与化学反应
旧化学键的断裂和新化学键的形成是化学反应的本质，是反应中能量变化的根本。
3．物质的溶解或熔化与化学键变化
（1）离子化合物的溶解或熔化过程
离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏。
（2）共价化合物的溶解过程
①有些共价化合物溶于水后，能与水反应，其分子内共价键被破坏，如CO2和SO2等。
②有些共价化合物溶于水后，与水分子作用形成水合离子，从而发生电离，形成阴、阳离子，其分子内的共价键被破坏，如HCl、H2SO4等。
③某些共价化合物溶于水后，其分子内的共价键不被破坏，如蔗糖（C12H22O11）、酒精（C2H5OH）等。
（3）单质的溶解过程
某些活泼的非金属单质溶于水后，能与水反应，其分子内的共价键被破坏，如Cl2、F2等。
4．化学键对物质性质的影响
（1）对物理性质的影响
金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高，就是因为其中的共价键很强，破坏时需消耗很多的能量。
NaCl等部分离子化合物，也有很强的离子键，故熔点也较高。
（2）对化学性质的影响
N2分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2很稳定，H2S、HI等分子中的共价键较弱，故它们受热时易分解。
5．化学键与物质类别
（1）化学键的存在
（2）化学键与物质的类别
除稀有气体内部无化学键外，其他物质内部都存在化学键。
化学键与物质的类别之间的关系可概括如下：
①只含有极性共价键的物质一般是不同种非金属元素形成的共价化合物，如SiO2、HCl、CH4等。
②只含有非极性共价键的物质是同种非金属元素形成的单质，如Cl2、P4、金刚石等。
③既有极性键又有非极性键的共价化合物一般由多个原子组成，如H2O2、C2H4等。
④只含离子键的物质主要是由活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CaCl2、NaCl等。
⑤既有离子键又有极性共价键的物质，如NaOH、K2SO4等；既有离子键又有非极性共价键的物质，如Na2O2等。
⑥仅由非金属元素形成的离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等。
⑦金属元素和非金属元素间可能存在共价键，如AlCl3等。
深度思考
1．有化学键的断裂或形成就一定是化学反应吗？
答案 不一定是化学反应，如NaCl溶于水，属于物理变化，其中有离子键的断裂，而将NaCl溶液蒸发结晶，Na＋和Cl－重新形成离子键而成为晶体，也是物理变化。
2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
（1）1molKHSO4加热熔化可电离出2NA阳离子（ ）
（2）共价化合物溶于水，分子内共价键被破坏，单质溶于水，分子内共价键不被破坏
（ ）
（3）共价化合物熔点都低于离子化合物（ ）
（4）分子内共价键越强，分子越稳定，其熔、沸点也越高（ ）
（5）含有阳离子的化合物一定含有阴离子（ ）
（6）含有离子键的物质不可能是单质（ ）
答案
（1）×
（2）× （3）× （4）× （5）√ （6）√
题组一 化学键的断裂与形成
1．下列反应过程中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是
（ ）
A．NH4Cl
NH3↑＋HCl↑
B．NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3
C．2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
D．2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
答案 D
解析 本题以四个化学反应为载体综合考查了学生对离子键、极性共价键和非极性共价键的认识程度。
A、B中无非极性键的断裂和形成且A中只有离子键的断裂，B中只有离子键的形成；C中有非极性键（Cl—Cl）的断裂但无非极性键的形成；D中Na2O2既有离子键又有非极性共价键，CO2中有极性共价键，Na2CO3有离子键和极性共价键，O2中有非极性共价键，故选D。
2．在下列变化过程中，既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是（ ）
A．将SO2通入水中B．烧碱溶于水
C．将HCl通入水中D．硫酸氢钠溶于水
答案 D
3．从化学键的观点看，化学反应的实质是“旧键的断裂，新键的形成”，据此你认为下列变化属于化学变化的是（ ）
①对空气进行降温加压 ②金刚石变成石墨 ③NaCl熔化
④碘溶于CCl4中 ⑤HCl溶于水电离出H＋和Cl－ ⑥电解熔融的Al2O3制取Al
A．②③⑤B．②⑤⑥
C．②⑥D．②③⑤⑥
答案 C
题组二 化学键与物质类别
4．有以下9种物质：
①Ne ②NH4Cl ③KNO3 ④NaOH ⑤Cl2 ⑥SO2 ⑦H2S ⑧Na2O2 ⑨MgCl2。
请用上述物质的数字序号填空：
（1）只存在离子键的是_____________________________________________________。
（2）只存在共价键的是_____________________________________________________。
（3）只存在共价键的电解质是_______________________________________________。
（4）既存在离子键又存在共价键的是__________________________________________。
（5）不存在化学键的是______________________________________________________。
答案
（1）⑨
（2）⑤⑥⑦ （3）⑦ （4）②③④⑧ （5）①
5．短周期元素X、Y、Z所在的周期数依次增大，它们的原子序数之和为20，且Y2－与Z＋核外电子层的结构相同。
下列化合物中同时存在极性和非极性共价键的是（ ）
A．Z2YB．X2Y2C．Z2Y2D．ZYX
答案 B
解析 由Y2－与Z＋核外电子层的结构相同，可知Y在Z的上一周期，所以Y为O、Z为Na，则X为H。
A选项Na2O只有离子键；B选项H2O2既有非极性共价键，也有极性共价键；C选项Na2O2有离子键、非极性共价键，没有极性共价键；D选项NaOH有离子键、极性共价键。
6．下列化合物中，既有离子键，又有共价键且是非极性共价键的是（ ）
A．NaOHB．Na2O2
C．KHSO4D．NH4Cl
答案 B
解析 Na2O2的电子式为
，符合题意要求。
规律方法
离子化合物和共价化合物的判断方法
1．根据化学键的类型判断
凡含有离子键的化合物，一定是离子化合物；只含有共价键的化合物，是共价化合物。
2．根据化合物的类型来判断
大多数碱性氧化物、强碱和盐都属于离子化合物；非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸都属于共价化合物。
3．根据化合物的性质来判断
一般熔点、沸点较低的化合物是共价化合物。
熔融状态下能导电的化合物是离子化合物，如NaCl；不能导电的化合物是共价化合物，如HCl。
考点三 共价键及键参数
1．本质
在原子之间形成共用电子对（电子云的重叠）。
2．特征
具有饱和性和方向性。
3．分类
分类依据
类型
形成共价键的原子轨道重叠方式
σ键
电子云“头碰头”重叠
π键
电子云“肩并肩”重叠
形成共价键的电子对是否偏移
极性键
共用电子对发生偏移
非极性键
共用电子对不发生偏移
原子间共用电子对的数目
单键
原子间有一对共用电子对
双键
原子间有两对共用电子对
三键
原子间有三对共用电子对
特别提醒
（1）只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原子的电负性相差很大（大于1.7）时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。
（2）同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。
4．键参数
（1）概念
（2）键参数对分子性质的影响
①键能越大，键长越短，分子越稳定。
②
深度思考
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
（1）共价键的成键原子只能是非金属原子（×）
（2）在任何情况下，都是σ键比π键强度大（×）
（3）在所有分子中都存在化学键（×）
（4）H2分子中的共价键不具有方向性（√）
（5）分子的稳定性与分子间作用力的大小无关（√）
（6）σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强（√）
（7）s sσ键与s pσ键的电子云形状对称性相同（√）
（8）碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍（×）
（9）σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成（√）
（10）σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转（√）
2．根据价键理论分析氮气分子中的成键情况。
答案 氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个σ键和两个π键。
3．试根据下表回答问题。
某些共价键的键长数据如下所示：
共价键
键长（nm）
C—C
0.154
C===C
0.134
C≡C
0.120
C—O
0.143
C===O
0.122
N—N
0.146
N===N
0.120
N≡N
0.110
根据表中有关数据，你能推断出影响共价键键长的因素主要有哪些？
其影响的结果怎样？
答案 原子半径、原子间形成的共用电子对数目。
形成相同数目的共用电子对，原子半径越小，共价键的键长越短；原子半径相同，形成共用电子对数目越多，键长越短。
题组一 用分类思想突破化学键的类别
1．在下列物质中：
①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO2、⑩C2H4
（1）只存在非极性键的分子是__________；既存在非极性键又存在极性键的分子是__________；只存在极性键的分子是__________。
（2）只存在单键的分子是__________，存在三键的分子是__________，只存在双键的分子是__________，既存在单键又存在双键的分子是__________。
（3）只存在σ键的分子是__________，既存在σ键又存在π键的分子是__________。
（4）不存在化学键的是__________。
（5）既存在离子键又存在极性键的是__________；既存在离子键又存在非极性键的是__________。
答案
（1）② ⑤⑩ ①③⑨
（2）①③⑤ ② ⑨ ⑩
（3）①③⑤ ②⑨⑩ （4）⑧ （5）⑥⑦ ④
归纳总结
（1）在分子中，有的只存在极性键，如HCl、NH3等，有的只存在非极性键，如N2、H2等，有的既存在极性键又存在非极性键，如H2O2、C2H4等；有的不存在化学键，如稀有气体分子。
（2）在离子化合物中，一定存在离子键，有的存在极性共价键，如NaOH、Na2SO4等；有的存在非极性键，如Na2O2、CaC2等。
（3）通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握：
共价单键全为σ键，双键中有一个σ键和一个π键，三键中有一个σ键和两个π键。
题组二 键参数的应用
2．结合事实判断CO和N2相对更活泼的是______________，试用下表中的键能数据解释其相对更活泼的原因：
_____________________________________________________。
CO
C—O
C===O
C≡O
键能（kJ·mol－1）
357.7
798.9
1071.9
N2
N—N
N===N
N≡N
键能（kJ·mol－1）
154.8
418.4
941.7
答案 CO 断开CO分子的第一个化学键所需要的能量（273.0kJ·mol－1）比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量（523.3kJ·mol－1）小
解析 由断开CO分子的第一个化学键所需要的能量[（1071.9－798.9）kJ·mol－1＝
273.0kJ·mol－1]比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量[（941.7－418.4）kJ·mol－1＝523.3kJ·mol－1]小，可知CO相对更活泼。
3．NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，解释该事实的充分理由是（ ）
A．NH3分子是极性分子
B．分子内3个N—H键的键长相等，键角相等
C．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°
D．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°
答案 C
解析 A选项，NH3为极性分子不能说明NH3一定为三角锥形；B项，三条N—H键键能与键长分别相同，键角相等仍有可能为正三角形；D选项与事实不符。
思维模型
分子的空间构型与键参数
键长、键能决定了共价键的稳定性，键长、键角决定了分子的空间构型，一般来说，知道了多原子分子中的键角和键长等数据，就可确定该分子的空间几何构型。
题组三 等电子原理应用
4．已知CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥形结构，请推测COS、CO
、PCl3的空间结构。
答案 COS为直线形结构；CO
为平面正三角形结构；PCl3为三角锥形结构。
解析 COS与CO2互为等电子体，其结构与CO2相似，所以其为直线形结构；CO
与SO3互为等电子体，结构相似，所以CO
为平面正三角形结构；PCl3与NF3互为等电子体，结构相似，所以PCl3为三角锥形结构。
5．1919年，Langmuir提出等电子原理：
原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。
等电子体的结构相似、物理性质相近。
（1）根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和________________________________________________。
（2）此后，等电子原理又有所发展。
例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。
在短周期元素组成的物质中，与NO
互为等电子体的分子有________、________。
答案
（1）N2 CO N2O CO2
（2）SO2 O3
解析
（1）仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如：
N2与CO电子总数均为14个电子，N2O与CO2电子总数均为22个电子。
（2）依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO
为三原子，各原子最外层电子数之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6×3＝18。
归纳总结
记忆等电子体，推测等电子体的性质
（1）常见的等电子体汇总
微粒
通式
价电子总数
立体构型
CO2、CNS－、NO
、N
AX2
16e－
直线形
CO
、NO
、SO3
AX3
24e－
平面三角形
SO2、O3、NO
AX2
18e－
V形
SO
、PO
AX4
32e－
正四面体形
PO
、SO
、ClO
AX3
26e－
三角锥形
CO、N2
AX
10e－
直线形
CH4、NH
AX4
8e－
正四面体形
（2）根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构，并推测其物理性质。
①（BN）x与（C2）x，N2O与CO2等也是等电子体；②硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝（AlP）和砷化镓（GaAs）也是很好的半导体材料；③白锡（β Sn2）与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；④
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